KR20200125686A - 반도체 구조체의 모델 기반 재구성 - Google Patents

반도체 구조체의 모델 기반 재구성 Download PDF

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중-빈 좡
산더르 실베스터르 아델혼뒤스 마리 야콥스
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 구조체의 측정된 퓨필 이미지의 픽셀로부터 측정된 특성을 결정하는 것 - 측정된 특성은 측정된 퓨필 이미지보다 적은 정보를 포함함 -; 측정된 특성에 대응하고 구조체의 후보 모델에 기초하는 초기 시뮬레이션된 특성을 생성하는 것; 측정된 특성과 시뮬레이션된 특성 간의 차이가 개략적 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 측정된 특성을 시뮬레이션된 특성과 비교하는 것; 후보 모델로서의 개략적 모델에 기초하여 초기 시뮬레이션된 퓨필 이미지를 생성하는 것; 및 측정된 퓨필 이미지의 적어도 일부와 시뮬레이션된 퓨필 이미지의 적어도 일부 간의 차이가 미세 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 측정된 퓨필 이미지의 적어도 일부를 시뮬레이션된 퓨필 이미지의 적어도 일부와 비교하는 것에 의해 구조체의 속성이 결정된다.

Description

반도체 구조체의 모델 기반 재구성
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2018년 4월 9일자로 출원된 EP 출원 제18166389.9호에 대해 우선권을 주장하며, 이러한 문헌의 내용은 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 구조체의 모델에 기초하여 기판 상에 제조된 구조체의 재구성을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 구조체로부터 회절되거나 산란되는 측정된 전자기 방사선 및 구조체의 모델로부터 회절되거나 산란된 것으로 모델링되는 모델링된 전자기 방사선을 이용하는 구조의 재구성에 관한 것일 수 있다.
리소그래피 장치는 기판 상에 원하는 패턴을 적용하도록 구성된 기기이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 리소그래피 장치는, 예를 들어, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)에 있는 패턴(또는 "설계 레이아웃" 또는 "설계"로도 지칭됨)을 기판(예를 들어, 웨이퍼) 상에 제공된 방사선-감응 재료(레지스트)의 층 상에 투영할 수 있다.
기판 상에 패턴을 투영하기 위해 리소그래피 장치는 전자기 방사선을 사용할 수 있다. 이러한 방사선의 파장은 기판 상에 형성될 수 있는 피처의 최소 크기를 결정한다. 현재 사용되는 전형적인 파장은 365nm(i-line), 248nm, 193nm 및 13.5nm 이다. 4-20 nm 범위, 예를 들어 6.7 nm 또는 13.5 nm 의 파장을 갖는 극자외(EUV) 방사선을 사용하는 리소그래피 장치는, 예컨대 파장 193 nm의 방사선을 사용하는 리소그래피 장치보다 기판 상에 더 작은 피처를 형성하기 위해 사용될 수 있다.
리소그래피 장치의 전통적인 분해능 한계보다 작은 치수를 갖는 피처를 처리하기 위해 로우-k1 리소그래피가 사용될 수 있다. 이러한 프로세스에서, 분해능 식은 CD = k1 × λ/NA로 표현될 수 있으며, 여기서 λ는 채용된 방사선의 파장이고, NA는 리소그래피 장치에서의 투영 광학계의 개구수이고, CD는 "임계 치수"(일반적으로 인쇄되는 최소 피처 크기이지만, 이 경우 1/2 피치)이고, k1은 실험상 분해능 인자이다. 일반적으로, k1이 작을수록, 특별한 전기적 기능 및 성능을 달성하기 위해 회로 설계자가 계획한 형상 및 치수와 유사한 기판 상의 패턴을 재현하는 것이 더 어려워진다. 이러한 어려움을 극복하기 위해, 정교한 미세 조정 단계가 리소그래피 투영 장치 및/또는 설계 레이아웃에 적용될 수 있다. 예를 들어 NA의 최적화, 커스터마이즈 조명 스킴, 위상 시프팅 패터닝 디바이스의 사용, 설계 레이아웃에서의 광학 근접 보정(OPC, 종종 "광학 및 프로세스 보정"이라고도 함)과 같은 설계 레이아웃의 다양한 최적화, 또는 "분해능 향상 기법"(RET)으로 일반적으로 규정되는 기타 다른 방법이 여기에 포함되지만 이에 제한되는 것은 아니다. 대안적으로, 리소그래피 장치의 안정성을 제어하기 위한 엄격한 제어 루프가 낮은 k1에서 패턴의 재현을 개선하기 위해 사용될 수 있다.
리소그래피 프로세스에서 기판 상에 구조체를 제조한 후, 구조체의 하나 이상의 속성을 결정하기 위해 계측 프로세스를 따를 수 있다. 특정 계측 프로세스에서 구조체는 구조체의 모델의 라이브러리를 사용하여 재구성될 수 있는데, 각 모델은 구조체에 대응하지만 약간 다른 속성을 갖는다. 이러한 계측 프로세스에서 전자기 방사선은 구조체로부터 회절되거나 산란되며, 스캐터로미터의 광학 시스템의 검출 분기의 퓨필 평면에서 퓨필 이미지가 캡처된다. 또한, 구조체의 모델로부터 회절되거나 산란된 것처럼 동일한 전자기 방사선으로부터 생성된 시뮬레이션된 퓨필 이미지가 시뮬레이션된다. 측정된 퓨필 이미지와 시뮬레이션된 퓨필 이미지를 비교하면, 실제 제조된 구조체에 비해 구조체의 모델의 정확도와 관련된 차이가 나오게 된다. 반복적인 프로세스를 통해, 모델이 변화될 수 있으며 이러한 차이가 임계치 미만이 될 때까지 동일한 프로세스가 다시 수행되고, 임계치 미만이 되면 모델이 구조체를 대표하는 것으로 여겨진다.
이러한 방법은 수행하는 데 시간이 오래 걸리고 연산 노력 측면에서도 비용이 많이 든다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 기판 상에 제조된 구조체(예컨대, 주기적 구조체)의 속성을 결정하기 위한 장치가 제공되는데, 방법을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 코드를 실행하도록 구성되는 프로세서를 포함하되, 상기 방법은: 광학 장치에 의해 획득되는 측정으로부터 생성되는 구조체의 측정된 퓨필 이미지의 픽셀로부터 측정된 특성을 결정하는 단계 - 상기 측정된 특성은 측정된 퓨필 이미지보다 적은 정보를 포함함 -; 상기 측정된 특성에 대응하는 초기 시뮬레이션된 특성을 생성하는 단계 - 시뮬레이션된 특성은 상기 구조체의 후보 모델에 기초함 -; 상기 측정된 특성과 상기 시뮬레이션된 특성 간의 차이가 개략적(coarse) 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 상기 구조체의 개략적 모델이 상기 구조체의 현재 후보 모델이 되는 것으로 결정하기 위해 상기 측정된 특성을 상기 시뮬레이션된 특성과 비교하는 단계; 상기 후보 모델로서의 상기 개략적 모델에 기초하여 초기 시뮬레이션된 퓨필 이미지를 생성하는 단계; 및 상기 측정된 퓨필 이미지의 적어도 일부와 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지의 적어도 일부 간의 차이가 미세(fine) 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 상기 구조체의 미세 모델이 상기 구조체의 현재 후보 모델이 되는 것으로 결정하기 위해 상기 측정된 퓨필 이미지의 상기 적어도 일부를 상기 시뮬레이션된 이미지의 상기 적어도 일부와 비교하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 상기 측정된 특성은 상기 측정된 퓨필 이미지 내에서 복수의 픽셀의 세기에 기초하는 평균 세기를 포함하고, 상기 시뮬레이션된 특성은 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지 내에서 복수의 픽셀의 세기에 대응하는 평균 세기를 포함한다.
선택적으로, 상기 측정된 특성은 상기 측정된 퓨필 이미지를 표현하기 위한 하나 이상의 제르니케 다항식에 대한 하나 이상의 계수를 포함하고, 상기 시뮬레이션된 특성은 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지를 표현하기 위한 하나 이상의 제르니케 다항식에 대한 하나 이상의 계수를 포함한다.
선택적으로, 상기 측정된 특성은 상기 구조체에 입사되는 방사선의 상이한 파장들을 이용하여 획득되는 복수의 퓨필 이미지와 관련된 복수의 측정된 특성을 포함하고, 상기 시뮬레이션된 특성은 상기 구조체의 모델에 입사되도록 시뮬레이션되는 방사선의 상이한 파장들과 관련된 복수의 시뮬레이션된 특성을 포함한다.
선택적으로, 상기 측정된 특성을 상기 시뮬레이션된 특성과 비교하는 단계는 상기 측정된 특성의 복수의 값을 상기 시뮬레이션된 특성의 대응하는 값과 비교하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 상기 측정된 특성을 상기 시뮬레이션된 특성과 비교하는 단계는 상기 측정된 특성의 복수의 값의 시리즈(series)와 상기 시뮬레이션된 특성의 대응하는 값의 시리즈를 비교하는 단계를 포함하고, 상기 개략적 임계치는 시리즈들 간의 적합도(goodness of fit)를 포함한다.
선택적으로, 상기 시뮬레이션된 특성은 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지를 먼저 결정하지 않고도 상기 후보 모델에 적어도 부분적으로 기초하여 직접적으로 결정된다.
선택적으로, 상기 측정된 특성 및 상기 시뮬레이션된 특성은 각각, 방사선이 상기 구조체로부터 산란 또는 회절되는 각도 또는 방사선이 상기 구조체의 후보 모델로부터 산란 또는 회절되도록 시뮬레이션되는 각도에 관한 정보를 포함하지 않는다.
선택적으로, 상기 측정된 퓨필 이미지의 적어도 일부를 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지의 적어도 일부와 비교할 때, 상기 측정된 퓨필 이미지는 하나의 파장을 가진 방사선으로 상기 구조체를 조명함으로써 획득된 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치가 제공되는데, 방법을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 코드를 실행하도록 구성되는 프로세서를 포함하되, 상기 방법은: 복수의 파장의 방사선으로 상기 구조체를 조명함으로써 광학 장치에 의해 획득되는 복수의 측정으로부터 생성되는 구조체의 복수의 측정된 퓨필 이미지의 픽셀로부터 복수의 측정된 특성을 결정하는 단계 - 상기 측정된 특성은 측정된 퓨필 이미지보다 적은 정보를 포함함 -; 상기 측정된 특성에 대응하는 복수의 초기 시뮬레이션된 특성을 생성하는 단계 - 시뮬레이션된 특성은 상기 복수의 파장의 방사선에 의해 조명되도록 시뮬레이션되는 상기 구조체의 후보 모델에 기초함 -; 및 상기 측정된 특성과 상기 시뮬레이션된 특성 간의 차이가 개략적 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 상기 구조체의 개략적 모델이 상기 구조체의 현재 후보 모델이 되는 것으로 결정하기 위해 상기 측정된 특성을 상기 시뮬레이션된 특성과 비교하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 프로세서는 다음의 단계를 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 코드를 실행하도록 추가로 구성된다: 하나의 파장의 방사선에 의해 조명되도록 시뮬레이션되는 후보 모델로서의 개략적 모델에 기초하여 초기 시뮬레이션된 퓨필 이미지를 생성하는 단계 - 측정된 퓨필 이미지 중 하나는 하나의 파장의 방사선으로 구조체를 조명함으로써 획득된 것임 -; 및 상기 하나의 측정된 퓨필 이미지의 적어도 일부와 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지의 적어도 일부 간의 차이가 미세(fine) 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 상기 구조체의 미세 모델이 상기 구조체의 현재 후보 모델이 되는 것으로 결정하기 위해 상기 하나의 측정된 퓨필 이미지의 상기 적어도 일부를 상기 시뮬레이션된 이미지의 상기 적어도 일부와 비교하는 단계.
본 발명의 일 양태에 따르면, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 방법이 제공되는데, 광학 장치에 의해 획득되는 측정으로부터 생성되는 구조체의 측정된 퓨필 이미지의 픽셀로부터 측정된 특성을 결정하는 단계 - 상기 측정된 특성은 측정된 퓨필 이미지보다 적은 정보를 포함함 -; 상기 측정된 특성에 대응하는 초기 시뮬레이션된 특성을 생성하는 단계 - 시뮬레이션된 특성은 상기 구조체의 후보 모델에 기초함 -; 상기 측정된 특성과 상기 시뮬레이션된 특성 간의 차이가 개략적(coarse) 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 상기 구조체의 개략적 모델이 상기 구조체의 현재 후보 모델이 되는 것으로 결정하기 위해 상기 측정된 특성을 상기 시뮬레이션된 특성과 비교하는 단계; 상기 후보 모델로서의 상기 개략적 모델에 기초하여 초기 시뮬레이션된 퓨필 이미지를 생성하는 단계; 및 상기 측정된 퓨필 이미지의 적어도 일부와 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지의 적어도 일부 간의 차이가 미세(fine) 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 상기 구조체의 미세 모델이 상기 구조체의 현재 후보 모델이 되는 것으로 결정하기 위해 상기 측정된 퓨필 이미지의 상기 적어도 일부를 상기 시뮬레이션된 이미지의 상기 적어도 일부와 비교하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 방법이 제공되는데, 복수의 파장의 방사선으로 상기 구조체를 조명함으로써 광학 장치에 의해 획득되는 복수의 측정으로부터 생성되는 구조체의 복수의 측정된 퓨필 이미지의 픽셀로부터 복수의 측정된 특성을 결정하는 단계 - 상기 측정된 특성은 측정된 퓨필 이미지보다 적은 정보를 포함함 -; 상기 측정된 특성에 대응하는 복수의 초기 시뮬레이션된 특성을 생성하는 단계 - 시뮬레이션된 특성은 상기 복수의 파장의 방사선에 의해 조명되도록 시뮬레이션되는 상기 구조체의 후보 모델에 기초함 -; 및 상기 측정된 특성과 상기 시뮬레이션된 특성 간의 차이가 개략적 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 상기 구조체의 개략적 모델이 상기 구조체의 현재 후보 모델이 되는 것으로 결정하기 위해 상기 측정된 특성을 상기 시뮬레이션된 특성과 비교하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 적어도 하나의 프로세서 상에서 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 본원에서 개시된 임의의 방법을 수행하도록 장치를 제어하게 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 기판 상에 제조된 구조체의 하나 이상의 속성을 결정하기 위한 계측 시스템이 제공되는데, 본원에 개시된 임의의 것에 따라 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치를 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 계측 시스템을 포함하는 리소그래피 시스템이 제공된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 리소그래피 시스템을 포함하는 리소그래피 셀 시스템이 제공된다.
예시적인 실시예에 관해 첨부 도면을 참조하여 본 명세서에서 설명된다:
도 1은 리소그래피 장치의 개략도이다.
도 2는 리소그래피 셀의 개략도이다.
도 3은 반도체 제조를 최적화하기 위한 세 가지 핵심 기술 간의 협력을 나타내는 홀리스틱 리소그래피의 개략적인 도면을 나타낸다.
도 4a는 스캐터로미터의 개략도를 나타낸다.
도 4b는 스캐터로미터의 개략도를 나타낸다.
도 5는 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 예시적인 반복 프로세스의 흐름도이다.
도 6은 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 예시적인 반복 프로세스의 흐름도이다.
도 7 및 8은 기판 상에 제조된 구조체로부터 회절되거나 산란된 상이한 파장들에서의 방사선과 관련된 복수의 측정 및 시뮬레이션된 특성의 플롯을 나타낸 것이다.
본 개시내용에서, 용어 "방사선" 및 "빔"은 자외선(예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 갖는 방사선) 및 EUV(예를 들어 약 5-100 nm 범위의 파장을 갖는 극 자외선)를 포함하는 모든 타입의 전자기 방사선을 포괄하기 위해 사용된다.
본 명세서에 사용되는 용어 "레티클", "마스크" 또는 "패터닝 디바이스"는, 기판의 타겟부에 생성될 패턴에 대응하여, 입사 방사선 빔에 패터닝된 단면을 부여하는 데 사용될 수 있는 일반적인 패터닝 디바이스를 지칭하는 것으로 넓게 해석될 수 있다. "광 밸브"라는 용어 또한 이와 관련하여 사용될 수 있다. 전통적인 마스크(투과형 또는 반사형, 바이너리, 위상 시프팅, 하이브리드 등) 이외에 다른 패터닝 디바이스의 예는, 프로그래밍 가능한 미러 어레이 및 프로그래밍 가능한 LCD 어레이를 포함한다.
도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 나타낸다. 리소그래피 장치(LA)는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선, DUV 방사선 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(조명기로도 지칭됨)(IL), 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치설정하도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결되는 마스크 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT), 기판(예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고 소정 파라미터들에 따라 기판 지지체를 정확히 위치설정하도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 연결되는 기판 지지체(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함함) 상에 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절형 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
동작 시에 조명 시스템(IL)은, 예컨대 빔 전달 시스템(BD)을 통해 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수광한다. 조명 시스템(IL)은 방사선을 지향, 성형 및/또는 제어하기 위해 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형, 정전형 및/또는 기타 다른 유형의 광학 컴포넌트 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 유형의 광학 컴포넌트를 포함할 수 있다. 조명기(IL)는 패터닝 디바이스(MA)의 평면에서 방사선 빔(B)의 단면에 원하는 공간 및 각도 세기 분포를 갖도록 방사선 빔(B)을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 "투영 시스템"(PS)이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 적합하고 및/또는 액침액의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대해 적합한 것으로서, 굴절형, 반사형, 반사굴절형, 애너모픽, 자기형, 전자기형 및/또는 정전형 광학 시스템 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 다양한 유형의 투영 시스템을 포괄하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"(PS)이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
리소그래피 장치(LA)는 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이의 공간을 채우도록, 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 물로 기판의 적어도 일부가 덮일 수 있는 유형일 수도 있고, 이는 또한 액침 리소그래피라 불린다. 액침 기술에 대한 추가 정보는 US6952253에 제공되어 있으며, 이는 본 명세서에 원용에 의해 통합된다.
리소그래피 장치(LA)는 또한 2개 이상의 기판 지지체(WT)(또한 "이중 스테이지"라고도 함)를 갖는 유형일 수도 있다. 이러한 "다중 스테이지" 기기에서는, 기판 지지체(WT)가 병렬적으로 사용될 수 있고, 및/또는 기판(W)의 후속 노광을 준비하는 단계가 기판 지지체(WT) 중 하나에 위치된 기판(W) 상에서 수행되면서, 나머지 기판 지지대(WT) 상의 또 다른 기판(W)은 이러한 다른 기판(W) 상에 패턴을 노광하기 위해 이용될 수 있다.
기판 지지체(WT) 이외에, 리소그래피 장치(LA)는 측정 스테이지를 포함할 수 있다. 측정 스테이지는 센서 및/또는 세정 디바이스를 유지하도록 배열된다. 센서는 투영 시스템(PS)의 특성 또는 방사선 빔(B)의 특성을 측정하도록 배열될 수 있다. 측정 스테이지는 다수의 센서를 보유할 수 있다. 세정 디바이스는 리소그래피 장치의 일부, 예를 들어 투영 시스템(PS)의 일부 또는 액침액을 제공하는 시스템의 일부를 세정하도록 배열될 수 있다. 기판 지지체(WT)가 투영 시스템(PS)으로부터 떨어져 있을 때 측정 스테이지는 투영 시스템(PS) 아래로 이동할 수 있다.
동작 시에, 방사선 빔(B)은 마스크 지지체(MT) 상에 유지되는 패터닝 디바이스, 예컨대 마스크(MA) 상에 입사되고, 패터닝 디바이스(MA) 상에 존재하는 패턴(설계 레이아웃)에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 거친 후에, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하게 되며, 투영 시스템(PS)은 기판(W)의 타겟부(C) 상으로 빔을 포커싱한다. 제2 위치설정기(PW) 및 위치 측정 시스템(IF)의 도움으로, 기판 지지체(WT)는 예를 들어, 방사선 빔(B)의 경로 내에서 포커싱되고 및 정렬된 위치에 다양한 타겟부(C)를 위치설정하기 위해 정확하게 이동될 수 있다. 마찬가지로, 제1 위치 설정기(PM) 및 가능하게는 또 다른 위치 센서(도 1에는 명확히 도시되지는 않음)가 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치설정하기 위해 사용될 수 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 사용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크(P1, P2)는 전용화된 타겟부를 점유하지만, 이들은 타겟부 사이의 공간에 위치할 수도 있다. 기판 정렬 마크(P1, P2)는 이들이 타겟부(C) 사이에 위치될 때 스크라이브-레인 정렬 마크로 알려져 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 리소그래피 셀(LC)의 일부를 형성할 수 있는데, 이는 때때로 리소셀 또는 (리소) 클러스터라고도 하며, 종종 기판(W)에 노광 전 및 노광 후 프로세스를 수행하는 장치를 포함한다. 통상적으로 이들은 레지스트 층을 증착하기 위한 스핀 코터(SC), 노광된 레지스트를 현상하기 위한 현상기(DE), 냉각 플레이트(CH) 및 베이크 플레이트(BK)를 포함하며, 이들은 예를 들어 기판(W)의 온도를 컨디셔닝하기 위한 것이며, 예컨대 레지스트 층에서 용매를 컨디셔닝하기 위한 것이다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판(W)을 픽업하여, 이를 상이한 프로세스 장치 간에 이동시키며, 리소그래피 장치(LA)의 로딩 베이(LB)에 기판(W)을 전달한다. 통칭하여 트랙으로도 지칭되는 리소셀 내의 이들 디바이스는 통상적으로 감독 제어 시스템(SCS)에 의해 제어될 수 있는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있게 되며, 감독 제어 시스템은 또한 예컨대 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어할 수 있다.
리소그래피 장치(LA)에 의해 노광되는 기판(W)이 정확하고 일관되게 노광되도록, 기판을 검사하여 후속하는 층들 간의 오버레이 오차, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등의 패터닝된 구조체의 속성을 측정하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 검사 툴(미도시)이 리소 셀(LC)에 포함될 수 있다. 오차가 검출되는 경우, 특히 동일한 배치(batch) 또는 로트의 다른 기판(W)이 노광되거나 처리되기 전에 검사가 수행된다면, 예를 들어 후속 기판의 노광에 대해 또는 기판(W) 상에서 수행될 다른 처리 단계에 대해 조정이 이루어질 수 있다.
검사 장치(계측 장치라고도 칭할 수도 있음)가 기판(W)의 속성을 결정하는 데 사용되며, 특히 동일한 기판(W)의 상이한 층들과 연관되는 속성이 층마다 어떻게 달라지는지 또는 상이한 기판들(W)의 속성이 어떻게 달라지는지를 결정하는 데 사용된다. 검사 장치는 대안적으로 기판(W) 상의 결함을 식별하도록 구성될 수 있고, 예를 들어 리소 셀(LC)의 일부일 수 있거나, 리소그래피 장치(LA)에 통합될 수 있거나, 심지어 독립형 디바이스일 수도 있다. 검사 장치는 잠상(노광 후 레지스트 층의 이미지) 또는 반잠상 이미지(노광후 베이크 단계(PEB) 이후 레지스트 층의 이미지), 또는 현상된 레지스트 이미지(레지스트의 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분이 제거됨), 또는 심지어 에칭된 이미지(에칭 등의 패턴 전사 단계 이후)에 대해 속성을 측정할 수 있다.
일반적으로 리소그래피 장치(LA)에서의 패터닝 프로세스는 기판(W) 상의 구조체의 치수설정 및 배치의 높은 정확도를 요하는 처리에 있어서 가장 중요한 단계 중 하나이다. 이러한 높은 정확도를 보장하기 위해 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 3개의 시스템이 소위 "홀리스틱" 제어 환경으로 조합될 수 있다. 이들 시스템 중 하나는 계측 툴(MT)(제2 시스템) 및 컴퓨터 시스템(CL)(제3 시스템)에 (가상으로) 연결된 리소그래피 장치(LA)이다. 이러한 "홀리스틱" 환경의 핵심은 이들 3개의 시스템 사이의 협력을 최적화하여 전체적인 프로세스 윈도우를 향상시키고 리소그래피 장치(LA)에 의해 수행된 패터닝이 프로세스 윈도우 내에 유지되도록 엄격한 제어 루프를 제공하는 것이다. 프로세스 윈도우는 특정 제조 프로세스가 규정된 결과(예를 들어, 기능 반도체 디바이스)를 생성하게 되는 프로세스 파라미터(예를 들어, 선량, 포커스, 오버레이)의 범위를 규정한다 - 일반적으로 이러한 윈도우 내에서 리소그래피 프로세스 또는 패터닝 프로세스의 프로세스 파라미터가 변화하도록 허용된다.
컴퓨터 시스템(CL)은, 어떤 분해능 향상 기법을 사용할지를 예측하고 어느 마스크 레이아웃 및 리소그래피 장치 설정이 패터닝 프로세스의 가장 큰 전체 프로세스 윈도우를 달성하는지를 결정하도록 컴퓨테이션 리소그래피 시뮬레이션 및 계산을 수행하기 위해 패터닝될 설계 레이아웃(의 일부)을 사용할 수 있다(도 3에서 첫 번째 스케일 SC1에 양방향 화살표로 표시됨). 전형적으로, 분해능 향상 기법은 리소그래피 장치(LA)의 패터닝 가능성과 매칭되도록 구성된다. 컴퓨터 시스템(CL)은 또한, 예컨대 최적이 아닌 처리로 인해 결함이 존재할 수 있는지를 예측하기 위해, (예를 들어, 계측 툴(MT)으로부터의 입력을 사용하여) 프로세스 윈도우 내의 어느 곳에서 리소그래피 장치(LA)가 현재 작동하는 중인지를 검출하기 위해 사용될 수도 있다(예를 들어, 도 3에서 두 번째 스케일 SC2에 "0"을 가리키는 화살표로 도시됨).
계측 툴(MT)은 정확한 시뮬레이션 및 예측을 가능하게 하도록 컴퓨터 시스템(CL)에 입력을 제공할 수 있고, 예를 들면 리소그래피 장치(LA)의 교정 상태에 있어서, 가능한 드리프트를 식별하기 위해 리소그래피 장치(LA)에 피드백을 제공할 수 있다(도 3에서 세 번째 스케일 SC3에 다수의 화살표로 도시됨).
리소그래피 프로세스에서는, 예를 들어 프로세스 제어 및 검증을 위해 생성된 구조체를 자주 측정하는 것이 바람직하다. 주사 전자 현미경 또는 다양한 형태의 계측 장치, 예컨대 스캐터로미터를 포함하여, 이러한 측정을 수행하기 위한 다양한 툴이 알려져 있다. 알려진 스캐터로미터의 예는 종종, 언더필된 타겟(측정 빔이 격자보다 작은 스폿을 생성할 수 있을 정도로 큰 타겟 - 단순한 격자 또는 상이한 층들에서의 중첩되는 격자들의 형태임) 또는 오버필된 타겟(조명 스폿이 타겟을 부분적으로 또는 완전히 포함하게 됨)과 같은 전용화된 계측 타겟의 제공에 의존한다. 또한, 계측 툴, 예를 들어 언더필된 타겟, 예컨대 격자를 조명하는 각도 분해 스캐터로미터의 사용은, 산란 방사선과 타겟 구조체의 수학적 모델과의 상호작용을 시뮬레이션하고 시뮬레이션 결과를 측정 결과와 비교함으로써 격자의 속성이 계산될 수 있는 소위 재구성 방법의 사용을 가능하게 한다. 모델의 파라미터는 시뮬레이션된 상호 작용이 실제 타겟으로부터 관측된 것과 유사한 회절 패턴을 생성할 때까지 조정된다.
스캐터로미터는, 이러한 스캐터로미터의 대물계의 퓨필 평면 또는 퓨필 평면과 공액인 평면에 센서를 구비함으로써(이 경우 측정은 일반적으로 퓨필 기반 측정이라 함) 또는 이미지 평면 또는 이러한 이미지 평면에 공액인 평면에 센서를 구비함으로써(이 경우 측정은 이미지 또는 필드 기반 측정이라 함) 리소그래피 프로세스의 파라미터의 측정을 가능하게 하는 다목적 기구이다. 이러한 스캐터로미터 및 관련 측정 기법은 특허 출원 US20100328655, US2011102753A1, US20120044470A, US2010049470A, US20110249244, US20110026032 또는 EP1,628,164A에 추가로 설명되어 있으며, 이러한 문헌의 내용은 원용에 의해 본 명세서에 포함된다. 전술한 스캐터로미터는 연질 x-선 및 가시광선 내지 근적외선 범위의 광을 사용하여 다수의 격자로부터 다수의 타겟을 하나의 이미지로 측정할 수 있다.
스캐터로미터 등의 계측 장치가 도 4에 도시되어 있다. 이는 기판(6) 상에 방사선을 투영하는 광대역(백색광) 방사선 투영기(2)를 포함한다. 반사 또는 산란 방사선은 정반사된 방사선의 스펙트럼(10)(즉, 파장의 함수로서의 세기의 측정)을 측정하는 분광계 검출기(4)로 전달된다. 이 데이터로부터, 검출된 스펙트럼을 발생시키는 구조체 또는 프로파일이 처리 유닛(PU)에 의해 재구성될 수 있으며, 이는 예를 들어, 정밀 결합파 분석 및 비선형 회귀 분석에 의해 또는 도 4의 하단에 표시된 바와 같은 시뮬레이션된 스펙트럼 라이브러리와의 비교를 통해 이루어진다. 일반적으로, 이러한 재구성을 위해, 구조체의 일반적인 형태가 알려져 있으며, 일부 파라미터는 구조체가 만들어진 프로세스에 대한 지식으로부터 추정되고, 산란계측 데이터로부터 결정되어야 하는 구조체의 몇 가지 파라미터만이 남게 된다. 이러한 스캐터로미터는 수직 입사 스캐터로미터 또는 경사 입사 스캐터로미터로 구성될 수 있다.
예시적인 구성에서 사용될 수 있는 스캐터로미터와 같은 또 다른 계측 장치가 도 4b에 도시되어 있다. 이러한 디바이스 내에서, 방사선 소스(2)에 의해 방출된 방사선은 렌즈 시스템(12)을 이용하여 포커싱되어 간섭 필터(13) 및 편광기(17)를 통해, 부분 반사면(16)에 의해 반사되고, 현미경 대물 렌즈(15)를 통해 기판(W) 상에 포커싱되는데, 현미경 대물 렌즈(15)는 예를 들어 0.8 이상, 바람직하게는 0.9 이상, 더 바람직하게는 0.95 이상의 높은 개구수(NA)를 갖는다. 액침 스캐터로미터는 개구수가 1을 넘는 렌즈를 가질 수도 있다. 그 다음에 반사된 방사선은 산란 스펙트럼이 검출되도록 부분 반사면(16)을 투과하여 검출기(18)에 이른다. 검출기(18)는 역-투영된 퓨필 평면(11)(렌즈 시스템(15)의 포커스 길이에 있음)에 위치할 수 있지만, 그 대신 퓨필 평면은 보조 광학기(도시되지 않음)로 검출기(18) 상에 재-이미징될 수도 있다. 퓨필 평면은, 방사선의 반경방향 위치가 입사각을 규정하고 각도상 위치가 방사선의 방위각을 규정하는 평면이다. 검출기는 기판 타겟(30)의 2차원 각도 산란 스펙트럼이 측정될 수 있도록 바람직하게는 2차원 검출기이다. 검출기(18)는, 예를 들어 CCD 또는 CMOS 센서의 어레이일 수 있으며, 예를 들어 프레임당 40 밀리초의 노출 시간을 이용할 수 있다. 퓨필 이미지는 퓨필 평면에서 캡처된 이미지이다.
종종 기준 빔이 예를 들어, 입사 방사선의 세기를 측정하기 위해 이용된다. 이를 행하기 위해, 방사선 빔이 빔 스플리터(16) 상에 입사될 때, 방사선 빔의 일부는 빔 스플리터를 투과하여 기준 빔으로서 기준 미러(14)를 향하게 된다. 그 다음, 기준 빔은 동일한 검출기(18)의 다른 부분으로 투영된다.
간섭 필터(13)의 세트가, 일례로 405nm 내지 790nm, 또는 이보다 낮은 범위, 예컨대 200nm 내지 400nm, 또는 더 높은 800 내지 1000nm의 범위, 또는 이러한 범위의 조합의 관심 파장을 선택하기 위해 이용 가능할 수 있다. 간섭 필터는 다양한 필터들의 세트를 포함하기보다는 튜정가능한 것일 수 있다. 간섭 필터 대신 격자를 이용할 수 있다.
검출기(18)는 단일 파장(또는 좁은 파장 범위)에서 산란된 광의 세기를 측정할 수 있으며, 복수의 파장에서 개별적으로 세기를 측정하거나 또는 파장 범위에 걸쳐 통합된 세기를 측정할 수 있다. 또한, 검출기는 횡단 자계 편광된 광과 횡단 전계 편광된 광의 세기 및/또는 횡단 자계 편광된 광과 횡단 전계 편광된 광 간의 위상차를 개별적으로 측정할 수 있다.
광대역 광원(즉, 광 주파수 또는 파장의 범위가 넓고 따라서 색상 범위가 넓은 광원)을 사용할 수 있으며, 이는 큰 에텐듀를 제공하여 다수의 파장을 혼합할 수 있게 된다. 광대역 내에서 복수의 파장은 바람직하게는 각각 Δλ의 대역폭 및 적어도 2Δλ의 간격(즉, 대역폭의 2배)을 갖는다. 방사선의 여러 "소스"는 광섬유 다발을 사용하여 분할된 것인 확장된 방사선 소스의 상이한 부분들일 수 있다. 이러한 방식으로 각도 분해 산란 스펙트럼을 다수의 파장에서 병렬로 측정할 수 있다. 2D 스펙트럼보다 더 많은 정보를 포함하는 3D 스펙트럼(파장 및 두 개의 상이한 각도)을 측정할 수 있다. 이를 통해 더 많은 정보를 측정할 수 있으므로 계측 프로세스의 강건성이 향상된다. 이는 EP1,628,164A에 더 자세히 설명되어 있으며, 이러한 문헌의 내용은 원용에 의해 전체로서 본원에 통합된다.
기판(W) 상의 타겟(30)은 격자일 수 있으며, 이 격자는 현상 후에 바(bar)가 솔리드 레지스트 라인(line)으로 형성되도록 인쇄된다. 이러한 바는 대안적으로 기판 내로 에칭될 수 있다. 이러한 패턴은 리소그래피 투영 장치, 특히 투영 시스템(PL) 내의 색수차에 민감하며, 조명 대칭 및 이러한 수차의 존재는 인쇄된 격자 내의 변동으로 나타난다. 따라서, 인쇄된 격자의 산란계측 데이터가 격자를 재구성하는 데 이용된다. 선폭 및 형상과 같은 격자의 파라미터는, 인쇄 단계 및/또는 다른 산란계측 프로세스에 대한 지식으로부터, 처리 유닛(PU)에 의해 수행되는 재구성 프로세스에 입력될 수 있다.
타겟 구조체 및 그 회절 속성의 모델링과 조합하여 본원에서 기술된 스캐터로미터 중 하나를 사용하여, 구조체의 형상 및 기타 파라미터의 측정이 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 도 5에 도시된 예시적인 프로세스에서, 타겟 형상의 제1 추정(구조체의 제1 모델)에 기초한 회절 패턴이 계산되고 기판 상에 제조된 구조체로부터 측정된 회절 패턴과 비교된다. 그런 다음 모델의 파라미터를 체계적으로 변경하고 일련의 반복을 통해 회절을 다시 계산함으로써, 새로운 후보 구조체를 생성하여 최상의 근사에 도달하게 된다. 추가의 예시적인 구성으로서, 회절 스펙트럼의 '라이브러리'를 생성하기 위해 많은 상이한 후보 구조체에 대한 회절 스펙트럼이 미리 계산될 수 있다. 그런 다음 최상의 근사를 찾기 위해 측정 타겟으로부터 관측되는 회절 패턴을 계산된 스펙트럼의 라이브러리와 비교한다. 두 가지 방법을 함께 사용할 수 있다: 라이브러리로부터 개략적인 근사를 획득한 다음 최상의 근사를 찾기 위해 반복적인 프로세스를 수행할 수 있다.
도 5를 보다 상세히 참조하여, 타겟 구조체 형상 및/또는 재료 속성의 측정이 수행되는 방식을 요약하여 설명할 것이다. 이러한 설명을 위해 타겟은 1 차원(1-D) 구조체 또는 2-D 또는 3-D 주기적 구조체라고 가정할 것이다. 실제로는 2 차원으로 주기적일 수 있으며 그에 따라 처리가 맞추어질 것이다.
단계(502)에서는, 기판 상의 실제 타겟 구조체로부터 회절된 방사선의 퓨필 이미지(또는 회절 패턴)가 위에서 설명한 것과 같은 스캐터로미터의 퓨필 평면에서 측정된다. 이러한 측정된 퓨필 이미지는 컴퓨터와 같은 계산 시스템으로 전달된다. 계산 시스템은 위에서 언급한 처리 유닛(PU)일 수 있거나, 별도의 장치일 수도 있다.
단계(503)에서는, 다수의 파라미터 pi(p1, p2, p3 등)로 타겟 구조체의 파라미터화된 모델을 규정하는 '모델 레시피'가 구축된다. 이러한 파라미터는 예를 들어 1D 주기적 구조체에서 측벽의 각도, 피처의 높이 또는 깊이, 피처의 폭을 나타낼 수 있다. 타겟 재료 및 그 아래에 놓인 층의 속성은 (산란계측 방사선 빔에 존재하는 특정 파장에서의) 굴절률과 같은 파라미터로도 표현된다. 구체적인 예는 아래에 제공될 것이다. 중요하게도, 타겟 구조체가 그 형상과 재료 속성을 기술하는 수십 개의 파라미터로 규정될 수 있지만, 모델 레시피는 다수의 이들 파라미터가 고정된 값을 갖도록 규정하는 한편, 다른 것들은 다음의 프로세스 단계의 목적을 위해 가변 또는 '유동' 파라미터가 될 것이다.
단계(504)에서는: 후보 모델 타겟 구조체 형상이 예를 들어 유동 파라미터에 대해 초기 값 pi <(0)>을 설정함으로써(즉, p1 <(0)>, p2 <(0)>, p3 <(0)> 등) 추정된다. 각각의 유동 파라미터는 레시피에 규정된 대로 미리 정해진 소정 범위 내에서 생성될 것이다.
단계(506)에서는, 모델의 상이한 요소들의 광학적 속성과 함께 후보 모델을 나타내는 파라미터가 사용되어, 실제 구조체가 후보 모델링된 구조체과 동일하다면 생성될 퓨필 이미지를 나타내는 시뮬레이션된 퓨필 이미지(또는 회절 패턴)를 계산하게 된다. 이는 예를 들어 RCWA 또는 Maxwell 방정식의 임의의 다른 솔버와 같은 엄밀 광학 회절법을 사용하여 수행될 수 있다. 이것은 모델 타겟 구조체 형상의 추정된 또는 후보 모델 회절 패턴을 제공한다.
단계(508 및 510)에서는, 측정된 퓨필 이미지와 시뮬레이션된 퓨필 이미지가 비교되고 이들의 유사점 및 차이가 모델 타겟 구조체 형상에 대한 "메리트 함수"를 계산하기 위해 사용된다.
단계(512)에서는, 후보 모델이 실제 타겟 형상을 정확하게 표현하기 전에 개선될 필요가 있다고 메리트 함수가 나타낸다고 가정하면, 새로운 파라미터 p1 <(1)>, p2 <(1)>, p3 <(1)> 등이 추정되고 단계(506)로 반복적으로 피드백된다. 단계(506-512)가 반복된다. 예시적인 구성에서, 메리트 함수는 측정된 퓨필 이미지와 시뮬레이션된 퓨필 이미지 간의 차이일 수 있으며, 이러한 차이는 임계치, 예컨대 모델의 추가 개선이 필요한지 여부를 결정하기 위한 임계치와 비교될 수도 있다. 차이가 임계치 미만이면 모델은 실제 타겟 구조체의 적절한 근사로 여겨진다.
검색을 돕기 위해, 단계(506)에서의 계산은, 파라미터의 증가 또는 감소가 파라미터 공간의 이러한 특정 영역 내에서 메리트 함수를 증가 또는 감소시키게 되는 감도를 나타내는, 메리트 함수의 편도함수를 추가로 생성할 수도 있다. 메리트 함수의 계산 및 도함수의 사용은 일반적으로 업계에 공지되어 있으므로 여기서 자세히 설명하지 않을 것이다.
단계(514)에서는, 이러한 반복적 프로세스가 원하는 정확도를 가진 솔루션으로 수렴되었음을 메리트 함수가 나타낸다면, 현재 후보 모델이 실제 타겟 구조체의 측정으로 보고된다.
이러한 반복적인 프로세스의 연산 시간은, 주로 사용된 순방향 회절 모델, 즉 추정된 타겟 구조체로부터 엄밀 광학 회절 이론을 사용하여 추정된 모델 회절 패턴의 계산에 의해 결정된다. 더 많은 파라미터가 필요한 경우 더 많은 자유도가 있다. 계산 시간은 원칙적으로 자유도 수의 거듭 제곱에 따라 증가한다.
단계(506)에서 계산된 추정 또는 모델 회절 패턴은 다양한 형태로 표현될 수 있다. 계산된 패턴이 단계(510)에서 생성되는 측정된 패턴과 동일한 형태로 표현되면 비교가 단순화된다. 예를 들어, 모델링된 스펙트럼은 도 3의 장치로 측정된 스펙트럼과 쉽게 비교될 수 있다; 모델링된 퓨필 패턴은 도 4b의 장치로 측정된 퓨필 패턴과 쉽게 비교될 수 있다.
이러한 설명에서는, 도 4의 스캐터로미터를 사용한다는 가정 하에, '회절 패턴'이라는 용어가 사용된다. 통상의 기술자라면, 본 개시내용을 다양한 유형의 스캐터로미터 또는 기타 다른 유형의 측정 기기에 손쉽게 적응시킬 수 있을 것이다.
공지된 시스템에서, 도 5의 방법은 복수 개의, 예를 들어 7개 또는 21개의 상이한 방사선 파장들과 함께 사용될 수 있다. 또한, 100 개 미만의 픽셀을 갖는 퓨필 이미지도 측정 및 시뮬레이션될 수 있지만, 100-5000 개의 픽셀을 갖는 전체 퓨필 이미지가 측정 및 시뮬레이션될 수 있다. 선택적으로 퓨필 이미지는 500-3000 범위의 픽셀 수를 갖는다. 복수의 파장과 전체 퓨필 이미지의 사용은 도 5의 방법의 연산 및 시간 부담이 높아진다는 것을 뜻한다. 본원에서 개시된 예시적인 방법 및 장치는 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 다단계 접근법을 포함한다. 이러한 다단계 접근법은 구조체의 모델을 개략적으로 결정한 다음 구조체의 모델을 미세하게 결정하는 것을 포함할 수 있다.
대략적으로, 방법 및 장치는, 구조체의 측정된 퓨필 이미지의 픽셀들로부터 구조체의 측정된 특성을 결정하고, 구조체의 후보 모델에 기초해 시뮬레이션된 특성을 생성하며, 이들 간의 차이가 임계치 미만이 될 때까지 도 5와 유사한 반복 프로세스로 두 특성을 비교함으로써 모델을 개략적으로 결정할 수 있다. 측정 및 시뮬레이션된 특성은 퓨필 이미지보다 적은 정보를 포함하므로, 시뮬레이션된 특성이 시간과 연산 부담 측면에서 비용이 덜 들게 된다. 일부 예에서 측정 및 시뮬레이션된 특성은 측정 및 시뮬레이션된 퓨필 이미지의 복수의 픽셀의 평균 세기일 수 있다. 그러나 도 5에서 시뮬레이션된 퓨필 이미지를 결정하는 데 사용되는 Maxwell 방정식의 솔버가, 시뮬레이션된 특성을 결정하기 전에 전체 시뮬레이션된 퓨필 이미지를 결정할 필요가 없다는 점에 유의해야 한다. 그 대신 솔버는, 구조체의 후보 모델에 기초하여 직접 시뮬레이션된 특성을 결정하도록 구성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 방법 및 장치는, 개략적으로 결정된 모델을 시작점으로 이용하여 도 5의 방법을 수행함으로써 모델을 미세하게 결정할 수 있다.
도 6는 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 방법의 흐름도를 나타낸다. 이러한 방법은 본 명세서에 개시된 것과 같은 계측 장치 등의 장치에 의해 수행될 수 있다.
광학 장치, 예컨대 스캐터로미터 또는 계측 장치의 일부를 형성할 수 있는 기타 다른 장치는 모델링될 구조체의 측정된 퓨필 이미지를 획득할 수 있다(600). 전술한 바와 같이, 광학 장치는 구조체의 표면으로부터 산란 또는 회절되는 방사선으로 구조체를 조명할 수 있다. 산란 또는 회절된 방사선의 적어도 일부가 광학 장치의 검출 분기에 의해 포착되고 퓨필 평면에서 검출기 상에 입사되어 퓨필 이미지를 생성하게 된다. 예시적인 구성에서, 광학 장치의 개구수는 0.5보다 크거나, 0.7보다 크거나, 또는 0.9보다 크다.
측정된 퓨필 이미지에 기초하여, 장치의 프로세서는 측정된 특성을 결정한다(602). 측정된 특성은 측정된 퓨필 이미지보다 적은 정보를 포함한다. 퓨필 이미지에는 회절 또는 산란된 방사선과 관련된 각도 정보 및 세기 정보가 포함된다. 즉, 퓨필 이미지의 픽셀의 위치는 방사선이 구조체에 의해 회절 또는 산란되는 각도 및 방향과 관련되며 픽셀의 세기는 회절 또는 산란된 방사선의 세기와 관련된다. 일부 예시적인 구성에서, 측정된 특성은 세기 정보만을 포함할 수 있다. 즉, 측정된 특성은 각도 정보를 포함하지 않을 수 있다. 일부 예시적인 구성에서, 측정된 특성은 측정된 퓨필 이미지 내에서 복수의 픽셀의 평균 세기를 포함할 수 있고, 특정한 구성에서 측정된 퓨필 이미지 내에서 모든 픽셀의 평균 세기를 포함할 수도 있다. 측정된 특성의 경우, 이는 측정된 퓨필 이미지의 픽셀의 세기로부터 직접 결정될 수도 있다.
또 다른 구성에서, 측정된 특성은 하나 이상의 제르니케 다항식에 대한 하나 이상의 계수를 포함할 수 있다. 통상의 기술자라면, 제르니케 다항식 및 대응하는 계수가 퓨필 이미지를 표현하는 데 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
일부 예시적인 구성에서, 복수의 퓨필 이미지가 상이한 방사선 파장들을 사용하여 획득될 수 있다. 예를 들어 7 개 또는 21 개의 서로 다른 파장이 사용될 수 있으므로 7 개 또는 21 개의 퓨필 이미지가 있을 수 있다. 이러한 구성에서, 측정된 특성은 복수의 퓨필 이미지에 기초하여 결정될 수 있는 복수의 측정된 특성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 퓨필 이미지 중 하나로부터 복수의 픽셀의 평균 세기는 각각의 측정된 특성을 형성할 수 있다.
도 5의 방법과 유사한 방식으로, 구조체의 초기 후보 모델이 결정된다(604).
구조체의 결정된 후보 모델에 기초하여, 측정된 특성에 대응하는 시뮬레이션된 특성이 결정된다(606). 시뮬레이션된 특성은 후보 모델과 맥스웰 방정식에 적어도 부분적으로 기초하여 솔버에 의해 결정될 수 있으며, 구조체의 후보 모델로부터 획득된 퓨필 이미지로부터 결정될 수 있는 특성에 해당한다. 이미 언급했듯이 솔버는, 시뮬레이션된 퓨필 이미지를 먼저 결정하지 않고, 후보 모델로부터 직접 시뮬레이션된 특성을 결정할 수 있다.
일부 예시적인 구성에서, 시뮬레이션된 특성은 위에서 논의된 바와 같이 평균 세기 데이터를 포함할 수 있다. 나아가 시뮬레이션된 특성은 구조체의 결정된 후보 모델에 입사되도록 시뮬레이션되는 방사선의 상이한 파장들과 관련된 복수의 시뮬레이션된 특성 또는 시뮬레이션된 값을 포함할 수 있다. 이에 대해 아래에서 보다 자세히 설명할 것이다.
반복적인 프로세스로, 측정된 특성은 시뮬레이션된 특성과 비교되어(608) 이들 간의 차이를 결정한다. 차이가 개략적 임계치보다 크면 구조체의 후보 모델이 업데이트되고(604) 비교(608)를 반복하기 전에 시뮬레이션된 특성이 다시 결정된다(606). 차이가 임계치 미만이면 개략적 모델이 현재 후보 모델로 결정된다. 예시적인 구성에서, 측정 및 시뮬레이션된 특성은 평균 세기일 수 있고, 이러한 구성에서 임계치는 평균 세기들 간의 차이의 임계치일 수 있다.
구조체의 모델의 미세 결정을 통한 초기 실행(run)에서, 단계(610)는 개략적으로 결정된 모델이 미세 결정을 시작하기 위해 사용되도록 한다. 즉, 개략적인 반복 프로세스(604-604)에서 출력되는 개략적으로 결정된 모델은 미세 반복 프로세스(610-614)를 이끌어 내기(seed) 위한 후보 모델로 사용된다.
시뮬레이션된 퓨필 이미지는 도 5와 관련하여 위에서 설명한 것과 동일한 방식으로 개략적으로 규정된 모델(구조체의 후보 모델)에 기초하여 생성된다(612).
시뮬레이션된 퓨필 이미지의 적어도 일부가 측정된 퓨필 이미지의 적어도 일부와 비교된다(614). 반복적인 프로세스로, 차이가 미세 임계치보다 크면 후보 모델이 업데이트되고(610) 업데이트된 시뮬레이션된 퓨필 이미지가 생성되며(612) 업데이트된 시뮬레이션된 퓨필 이미지가 측정된 퓨필 이미지와 비교된다. 이러한 프로세스는 차이가 미세 임계치 미만이 될 때까지 반복되며, 미세 임계치 미만이 되는 시점에서 현재 후보 모델이 출력된다. 이러한 프로세스는 하나의 파장의 조명 방사선을 사용하여 획득된 퓨필 이미지를 사용하여 수행할 수도 있다. 시뮬레이션된 퓨필 이미지는 동일한 파장을 기반으로 생성될 수 있다.
다수의 측정 및 시뮬레이션된 특성이 복수의 파장에 대해 결정되는 예시적인 구성에서, 각각의 특성은 파장 범위에 걸쳐 이러한 특성에 대한 스펙트럼을 결정하기 위해 플롯될 수 있다. 이는 특성에 대한 연속적인 파장 거동으로 여겨질 수 있다. 측정된 특성과 시뮬레이션된 특성에 대한 스펙트럼의 비교(도 6의 단계(608))는 구조체의 개략적 모델의 결정을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. 이는 도 7 및 8과 함께 아래에 설명되어 있다.
도 7 및 8은 각각 제1 및 제2 제르니케 다항식의 계수들의 시리즈(series)를 나타낸다. 도 7 및 8에서는, 설명을 돕기 위해 이러한 시리즈가 플롯되어 있지만, 이는 본 명세서에서 개시된 방법 및 장치의 예시적인 구현에서 반드시 수행되어야 하는 것은 아니다. 실제로, 제1 제르니케 다항식은 실제로 퓨필 이미지의 복수 픽셀의 평균 세기를 나타낸다. 도 7 및 8의 왼쪽 플롯은 수평 편광을 나타내고 오른쪽 플롯은 수직 편광을 나타내는 것이다. x 축은 파장(예컨대, 400 내지 700nm)을 나타내고 y 축은 계수의 값을 나타낸다.
도 7 및 8에 도시된 예에서는 7 개의 파장이 사용되고 각 파장에 대해 측정 및 시뮬레이션된 계수가 결정된다. 이러한 예에서 측정된 특성은 제1 및 제2 제르니케 계수의 플롯 700, 700', 800, 800'이고 시뮬레이션된 특성은 제1 및 제2 제르니케 계수의 플롯 702, 702', 802, 802'이다. 하나, 양자 모두, 또는 그 이상의 제르니케 계수가 모델의 개략적인 결정에 사용될 수 있다.
측정된 특성의 경우, 제르니케 계수는 각 파장에서 획득되는 측정된 퓨필 이미지로부터 결정되며 도 7 및 8에 표시된 바와 같이 700, 700', 800, 800'로 플롯(plot)된다. 시뮬레이션된 특성의 경우, 솔버는 현재 후보 모델에 기초하여 각 파장에 대해 직접 제르니케 계수를 결정하며 이들은 도 7 및 8에 도시된 바와 같이 702, 702', 802, 802'로 플롯된다. 이러한 경우 미세 임계치는 플롯된 스펙트럼 간의 적합도(goodness of fit) 메트릭일 수 있다. 즉, 시뮬레이션된 특성의 플롯(702, 702', 802, 802')은 특정 임계치 내에서 측정된 특성(700, 700', 800, 800')의 플롯에 맞춰져야 한다. 적합도가 미세 임계치를 넘어서면 반복 프로세스(단계 604-608)가 반복되고, 즉 후보 모델이 다시 결정되며(604) 시뮬레이션된 특성이 다시 결정되고(606), 플롯된 스펙트럼의 비교도 반복된다(608). 적합도가 미세 임계치 미만이면 후보 모델이 구조체의 미세 결정된 모델로 출력된다.
위에서 논의된 바와 같은 측정 및 시뮬레이션된 스펙트럼을 플롯하는 다중 파장 프로세스는 임의의 측정 및 시뮬레이션된 특성(들)과 함께 사용될 수 있다.
추가 실시예는 다음의 조항으로 제공된다:
1. 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치로서, 방법을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 코드를 실행하도록 구성되는 프로세서를 포함하되, 상기 방법은:
광학 장치에 의해 획득되는 측정으로부터 생성되는 구조체의 측정된 퓨필 이미지의 픽셀로부터 측정된 특성을 결정하는 단계 - 상기 측정된 특성은 측정된 퓨필 이미지보다 적은 정보를 포함함 -;
상기 측정된 특성에 대응하는 초기 시뮬레이션된 특성을 생성하는 단계 - 시뮬레이션된 특성은 상기 구조체의 후보 모델에 기초함 -;
상기 측정된 특성과 상기 시뮬레이션된 특성 간의 차이가 개략적(coarse) 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 상기 구조체의 개략적 모델이 상기 구조체의 현재 후보 모델이 되는 것으로 결정하기 위해 상기 측정된 특성을 상기 시뮬레이션된 특성과 비교하는 단계;
상기 후보 모델로서의 상기 개략적 모델에 기초하여 초기 시뮬레이션된 퓨필 이미지를 생성하는 단계; 및
상기 측정된 퓨필 이미지의 적어도 일부와 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지의 적어도 일부 간의 차이가 미세(fine) 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 상기 구조체의 미세 모델이 상기 구조체의 현재 후보 모델이 되는 것으로 결정하기 위해 상기 측정된 퓨필 이미지의 상기 적어도 일부를 상기 시뮬레이션된 이미지의 상기 적어도 일부와 비교하는 단계를 포함하는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치.
2. 제1조항에 있어서, 상기 측정된 특성은 상기 측정된 퓨필 이미지 내에서 복수의 픽셀의 세기에 기초하는 평균 세기를 포함하고,
상기 시뮬레이션된 특성은 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지 내에서 복수의 픽셀의 세기에 대응하는 평균 세기를 포함하는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치.
3. 제1조항 또는 제2조항에 있어서, 상기 측정된 특성은 상기 측정된 퓨필 이미지를 표현하기 위한 하나 이상의 제르니케 다항식에 대한 하나 이상의 계수를 포함하고,
상기 시뮬레이션된 특성은 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지를 표현하기 위한 하나 이상의 제르니케 다항식에 대한 하나 이상의 계수를 포함하는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치.
4. 제1조항 내지 제3조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 측정된 특성은 상기 구조체에 입사되는 방사선의 상이한 파장들을 이용하여 획득되는 복수의 퓨필 이미지와 관련된 복수의 측정된 특성을 포함하고,
상기 시뮬레이션된 특성은 상기 구조체의 모델에 입사되도록 시뮬레이션되는 방사선의 상이한 파장들과 관련된 복수의 시뮬레이션된 특성을 포함하는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치.
5. 제4조항에 있어서, 상기 측정된 특성을 상기 시뮬레이션된 특성과 비교하는 단계는 상기 측정된 특성의 복수의 값을 상기 시뮬레이션된 특성의 대응하는 값과 비교하는 단계를 포함하는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치.
6. 제5조항에 있어서, 상기 측정된 특성을 상기 시뮬레이션된 특성과 비교하는 단계는 상기 측정된 특성의 복수의 값의 시리즈(series)와 상기 시뮬레이션된 특성의 대응하는 값의 시리즈를 비교하는 단계를 포함하고,
상기 개략적 임계치는 시리즈들 간의 적합도(goodness of fit)를 포함하는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치.
7. 제1조항 내지 제6조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 시뮬레이션된 특성은 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지를 먼저 결정하지 않고도 상기 후보 모델에 적어도 부분적으로 기초하여 직접적으로 결정되는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치.
8. 제1조항 내지 제7조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 측정된 특성 및 상기 시뮬레이션된 특성은 각각, 방사선이 상기 구조체로부터 산란 또는 회절되는 각도 또는 방사선이 상기 구조체의 후보 모델로부터 산란 또는 회절되도록 시뮬레이션되는 각도에 관한 정보를 포함하지 않는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치.
9. 제1조항 내지 제8조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 측정된 퓨필 이미지의 적어도 일부를 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지의 적어도 일부와 비교할 때, 상기 측정된 퓨필 이미지 및/또는 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지는 하나의 파장을 가진 방사선으로 상기 구조체를 조명함으로써 획득된 것인, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치.
10. 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치로서, 방법을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 코드를 실행하도록 구성되는 프로세서를 포함하되, 상기 방법은:
복수의 파장의 방사선으로 상기 구조체를 조명함으로써 광학 장치에 의해 획득되는 복수의 측정으로부터 생성되는 구조체의 복수의 측정된 퓨필 이미지의 픽셀로부터 복수의 측정된 특성을 결정하는 단계 - 상기 측정된 특성은 측정된 퓨필 이미지보다 적은 정보를 포함함 -;
상기 측정된 특성에 대응하는 복수의 초기 시뮬레이션된 특성을 생성하는 단계 - 시뮬레이션된 특성은 상기 복수의 파장의 방사선에 의해 조명되도록 시뮬레이션되는 상기 구조체의 후보 모델에 기초함 -; 및
상기 측정된 특성과 상기 시뮬레이션된 특성 간의 차이가 개략적 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 상기 구조체의 개략적 모델이 상기 구조체의 현재 후보 모델이 되는 것으로 결정하기 위해 상기 측정된 특성을 상기 시뮬레이션된 특성과 비교하는 단계를 포함하는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치.
11. 제10조항에 있어서, 프로세서는 다음의 단계를 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 코드를 실행하도록 추가로 구성되는:
하나의 파장의 방사선에 의해 조명되도록 시뮬레이션되는 후보 모델로서의 개략적 모델에 기초하여 초기 시뮬레이션된 퓨필 이미지를 생성하는 단계 - 측정된 퓨필 이미지 중 하나는 하나의 파장의 방사선으로 구조체를 조명함으로써 획득된 것임 -; 및
상기 하나의 측정된 퓨필 이미지의 적어도 일부와 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지의 적어도 일부 간의 차이가 미세(fine) 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 상기 구조체의 미세 모델이 상기 구조체의 현재 후보 모델이 되는 것으로 결정하기 위해 상기 하나의 측정된 퓨필 이미지의 상기 적어도 일부를 상기 시뮬레이션된 이미지의 상기 적어도 일부와 비교하는 단계.
12. 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 방법으로서,:
광학 장치에 의해 획득되는 측정으로부터 생성되는 구조체의 측정된 퓨필 이미지의 픽셀로부터 측정된 특성을 결정하는 단계 - 상기 측정된 특성은 측정된 퓨필 이미지보다 적은 정보를 포함함 -;
상기 측정된 특성에 대응하는 초기 시뮬레이션된 특성을 생성하는 단계 - 시뮬레이션된 특성은 상기 구조체의 후보 모델에 기초함 -;
상기 측정된 특성과 상기 시뮬레이션된 특성 간의 차이가 개략적(coarse) 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 상기 구조체의 개략적 모델이 상기 구조체의 현재 후보 모델이 되는 것으로 결정하기 위해 상기 측정된 특성을 상기 시뮬레이션된 특성과 비교하는 단계;
상기 후보 모델로서의 상기 개략적 모델에 기초하여 초기 시뮬레이션된 퓨필 이미지를 생성하는 단계; 및
상기 측정된 퓨필 이미지의 적어도 일부와 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지의 적어도 일부 간의 차이가 미세(fine) 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 상기 구조체의 미세 모델이 상기 구조체의 현재 후보 모델이 되는 것으로 결정하기 위해 상기 측정된 퓨필 이미지의 상기 적어도 일부를 상기 시뮬레이션된 이미지의 상기 적어도 일부와 비교하는 단계를 포함하는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 방법.
13. 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 방법으로서,:
복수의 파장의 방사선으로 상기 구조체를 조명함으로써 광학 장치에 의해 획득되는 복수의 측정으로부터 생성되는 구조체의 복수의 측정된 퓨필 이미지의 픽셀로부터 복수의 측정된 특성을 결정하는 단계 - 상기 측정된 특성은 측정된 퓨필 이미지보다 적은 정보를 포함함 -;
상기 측정된 특성에 대응하는 복수의 초기 시뮬레이션된 특성을 생성하는 단계 - 시뮬레이션된 특성은 상기 복수의 파장의 방사선에 의해 조명되도록 시뮬레이션되는 상기 구조체의 후보 모델에 기초함 -; 및
상기 측정된 특성과 상기 시뮬레이션된 특성 간의 차이가 개략적 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 상기 구조체의 개략적 모델이 상기 구조체의 현재 후보 모델이 되는 것으로 결정하기 위해 상기 측정된 특성을 상기 시뮬레이션된 특성과 비교하는 단계를 포함하는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 방법.
14. 적어도 하나의 프로세서 상에서 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 제12조항 또는 제13조항에 따른 방법을 수행하도록 장치를 제어하게 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
15. 기판 상에 제조된 구조체의 하나 이상의 속성을 결정하기 위한 계측 시스템으로서, 제1조항 내지 제11조항 중 어느 한 조항의 장치를 포함하는, 계측 시스템.
16. 제15조항의 계측 시스템을 포함하는 리소그래피 시스템.
17. 제16조항의 리소그래피 시스템을 포함하는 리소그래피 셀 시스템.
본 명세서에서는 IC의 제조에 리소그래피 장치를 사용하는 것에 대해 특별히 언급할 수 있지만, 여기에 설명된 리소그래피 장치는 다른 응용예를 가질 수 있음을 이해해야 할 것이다. 가능한 다른 응용 분야로는, 통합된 광학 시스템, 자기 도메인 메모리를 위한 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD) 및 박막 자기 헤드 등의 제조가 있다.
본 명세서에서는 리소그래피 장치와 관련하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 언급할 수 있지만, 본 발명의 실시예는 다른 장치에서도 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예는 마스크 검사 장치, 계측 장치, 또는 웨이퍼(또는 기타 다른 기판) 또는 마스크(또는 기타 다른 패터닝 디바이스)와 같은 대상물을 측정 또는 처리하는 임의의 장치의 일부를 형성할 수 있다. 이들 장치는 일반적으로 리소그래피 툴이라 지칭될 수 있다. 이러한 리소그래피 툴은 진공 조건 또는 주변(비-진공) 조건을 이용할 수 있다.
광학 리소그래피의 맥락에서 본 발명의 실시예를 이용하는 것에 대해 특정하게 언급하였지만, 본 발명은 문맥이 허용하는 한 광학 리소그래피로 제한되지 않으며 예를 들어 임프린트 리소그래피 등의 다른 응용예에서도 이용될 수 있음을 이해할 것이다.
통상의 기술자라면 첨부된 청구의 범위를 벗어나지 않고 이와 다른 실시예를 예상할 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치로서, 방법을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 코드를 실행하도록 구성되는 프로세서를 포함하되, 상기 방법은:
    광학 장치에 의해 획득되는 측정으로부터 생성되는 구조체의 측정된 퓨필 이미지의 픽셀로부터 측정된 특성을 결정하는 단계 - 상기 측정된 특성은 측정된 퓨필 이미지보다 적은 정보를 포함함 -;
    상기 측정된 특성에 대응하는 초기 시뮬레이션된 특성을 생성하는 단계 - 시뮬레이션된 특성은 상기 구조체의 후보 모델에 기초함 -;
    상기 측정된 특성과 상기 시뮬레이션된 특성 간의 차이가 개략적(coarse) 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 상기 구조체의 개략적 모델이 상기 구조체의 현재 후보 모델이 되는 것으로 결정하기 위해 상기 측정된 특성을 상기 시뮬레이션된 특성과 비교하는 단계;
    상기 후보 모델로서의 상기 개략적 모델에 기초하여 초기 시뮬레이션된 퓨필 이미지를 생성하는 단계; 및
    상기 측정된 퓨필 이미지의 적어도 일부와 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지의 적어도 일부 간의 차이가 미세(fine) 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 상기 구조체의 미세 모델이 상기 구조체의 현재 후보 모델이 되는 것으로 결정하기 위해 상기 측정된 퓨필 이미지의 상기 적어도 일부를 상기 시뮬레이션된 이미지의 상기 적어도 일부와 비교하는 단계를 포함하는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정된 특성은 상기 측정된 퓨필 이미지 내에서 복수의 픽셀의 세기에 기초하는 평균 세기를 포함하고,
    상기 시뮬레이션된 특성은 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지 내에서 복수의 픽셀의 세기에 대응하는 평균 세기를 포함하는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 측정된 특성은 상기 측정된 퓨필 이미지를 표현하기 위한 하나 이상의 제르니케 다항식에 대한 하나 이상의 계수를 포함하고,
    상기 시뮬레이션된 특성은 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지를 표현하기 위한 하나 이상의 제르니케 다항식에 대한 하나 이상의 계수를 포함하는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정된 특성은 상기 구조체에 입사되는 방사선의 상이한 파장들을 이용하여 획득되는 복수의 퓨필 이미지와 관련된 복수의 측정된 특성을 포함하고,
    상기 시뮬레이션된 특성은 상기 구조체의 모델에 입사되도록 시뮬레이션되는 방사선의 상이한 파장들과 관련된 복수의 시뮬레이션된 특성을 포함하는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 측정된 특성을 상기 시뮬레이션된 특성과 비교하는 단계는 상기 측정된 특성의 복수의 값을 상기 시뮬레이션된 특성의 대응하는 값과 비교하는 단계를 포함하는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 측정된 특성을 상기 시뮬레이션된 특성과 비교하는 단계는 상기 측정된 특성의 복수의 값의 시리즈(series)와 상기 시뮬레이션된 특성의 대응하는 값의 시리즈를 비교하는 단계를 포함하고,
    상기 개략적 임계치는 시리즈들 간의 적합도(goodness of fit)를 포함하는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시뮬레이션된 특성은 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지를 먼저 결정하지 않고도 상기 후보 모델에 적어도 부분적으로 기초하여 직접적으로 결정되는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정된 특성 및 상기 시뮬레이션된 특성은 각각, 방사선이 상기 구조체로부터 산란 또는 회절되는 각도 또는 방사선이 상기 구조체의 후보 모델로부터 산란 또는 회절되도록 시뮬레이션되는 각도에 관한 정보를 포함하지 않는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정된 퓨필 이미지의 적어도 일부를 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지의 적어도 일부와 비교할 때, 상기 측정된 퓨필 이미지 및/또는 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지는 하나의 파장을 가진 방사선으로 상기 구조체를 조명함으로써 획득된 것인, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치.
  10. 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치로서, 방법을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 코드를 실행하도록 구성되는 프로세서를 포함하되, 상기 방법은:
    복수의 파장의 방사선으로 상기 구조체를 조명함으로써 광학 장치에 의해 획득되는 복수의 측정으로부터 생성되는 구조체의 복수의 측정된 퓨필 이미지의 픽셀로부터 복수의 측정된 특성을 결정하는 단계 - 상기 측정된 특성은 측정된 퓨필 이미지보다 적은 정보를 포함함 -;
    상기 측정된 특성에 대응하는 복수의 초기 시뮬레이션된 특성을 생성하는 단계 - 시뮬레이션된 특성은 상기 복수의 파장의 방사선에 의해 조명되도록 시뮬레이션되는 상기 구조체의 후보 모델에 기초함 -; 및
    상기 측정된 특성과 상기 시뮬레이션된 특성 간의 차이가 개략적 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 상기 구조체의 개략적 모델이 상기 구조체의 현재 후보 모델이 되는 것으로 결정하기 위해 상기 측정된 특성을 상기 시뮬레이션된 특성과 비교하는 단계를 포함하는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 장치.
  11. 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 방법으로서,:
    광학 장치에 의해 획득되는 측정으로부터 생성되는 구조체의 측정된 퓨필 이미지의 픽셀로부터 측정된 특성을 결정하는 단계 - 상기 측정된 특성은 측정된 퓨필 이미지보다 적은 정보를 포함함 -;
    상기 측정된 특성에 대응하는 초기 시뮬레이션된 특성을 생성하는 단계 - 시뮬레이션된 특성은 상기 구조체의 후보 모델에 기초함 -;
    상기 측정된 특성과 상기 시뮬레이션된 특성 간의 차이가 개략적(coarse) 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 상기 구조체의 개략적 모델이 상기 구조체의 현재 후보 모델이 되는 것으로 결정하기 위해 상기 측정된 특성을 상기 시뮬레이션된 특성과 비교하는 단계;
    상기 후보 모델로서의 상기 개략적 모델에 기초하여 초기 시뮬레이션된 퓨필 이미지를 생성하는 단계; 및
    상기 측정된 퓨필 이미지의 적어도 일부와 상기 시뮬레이션된 퓨필 이미지의 적어도 일부 간의 차이가 미세(fine) 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 상기 구조체의 미세 모델이 상기 구조체의 현재 후보 모델이 되는 것으로 결정하기 위해 상기 측정된 퓨필 이미지의 상기 적어도 일부를 상기 시뮬레이션된 이미지의 상기 적어도 일부와 비교하는 단계를 포함하는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 방법.
  12. 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 방법으로서,:
    복수의 파장의 방사선으로 상기 구조체를 조명함으로써 광학 장치에 의해 획득되는 복수의 측정으로부터 생성되는 구조체의 복수의 측정된 퓨필 이미지의 픽셀로부터 복수의 측정된 특성을 결정하는 단계 - 상기 측정된 특성은 측정된 퓨필 이미지보다 적은 정보를 포함함 -;
    상기 측정된 특성에 대응하는 복수의 초기 시뮬레이션된 특성을 생성하는 단계 - 시뮬레이션된 특성은 상기 복수의 파장의 방사선에 의해 조명되도록 시뮬레이션되는 상기 구조체의 후보 모델에 기초함 -; 및
    상기 측정된 특성과 상기 시뮬레이션된 특성 간의 차이가 개략적 임계치 미만이 될 때까지 반복적인 방법으로 상기 구조체의 개략적 모델이 상기 구조체의 현재 후보 모델이 되는 것으로 결정하기 위해 상기 측정된 특성을 상기 시뮬레이션된 특성과 비교하는 단계를 포함하는, 기판 상에 제조된 구조체의 속성을 결정하기 위한 방법.
  13. 적어도 하나의 프로세서 상에서 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 제11항 또는 제12항에 따른 방법을 수행하도록 장치를 제어하게 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
  14. 기판 상에 제조된 구조체의 하나 이상의 속성을 결정하기 위한 계측 시스템으로서, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 장치를 포함하는, 계측 시스템.
  15. 제14항의 계측 시스템을 포함하는 리소그래피 시스템.
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